一种信号隔离的测量系统的制作方法
【专利摘要】一种信号隔离的测量系统，变压器初级的第一偏置电流持续足够长的时间，以使得次级电压能够减小为零。初级电路为一个开环电路。所得的次级电压耦合到一个恒定电压装置，如一个分流调节器。与分流调节器电压相关的一个电压出现在开环电路的初级，将有效的测量，且与次级完全隔离。如果分流调节器的工作是测量的条件，那么变压器的初级将出现一个独立的远程测量的情况。
【专利说明】—种信号隔罔的测量系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及远程显示和条件测量，其中需要隔离。在许多情况下，远程的条件表示隔离是必需的。例如，在高电压系统的条件下，读成低电压位置。另外，一个不可访问的位置被一些条件远程监控，如温度，压力，流量或者类似条件。
【背景技术】
[0002]通常情况下，隔离是将变压器耦合到传感器、发大器或者中继器来实现的，这些器件必须通电。同时，光束耦合到系统上，该系统被用于隔离。大多数系统，不管是在隔离还是在测量感应位置都需要通电的传感器。这些系统可能需要独立和复杂的电源。
【发明内容】
[0003]本发明的第一个目的是在感应位置和测量位置之间，利用一个简单的变压器和脉冲激励提供一个隔离。
[0004]本发明的第二个目的是采用一个恒定电压装置，以响应耦合到变压器的次级电路上的状态，该变压器的初级具有测量能力，以感应是否从次级电路获得电源供应。
[0005]本发明的技术解决方案是:
这些或者其他的目的是由一个条件响应恒定电压装置来实现的。这个装置在他的端子上产生一个恒定的电压降，且电压的大小由输入功能设置。齐纳二极管是典型的这种装置，温度将决定恒定电压的大小。该恒定电压装置耦合到变压器的次级上，变压器初级耦合到脉冲电流源上。变压器的初级通过一个电流，直到次级电压达到零。以保证次级周边的正向偏置二极管快速工作。然后，当刺激电流中断的时候，次级电压将上升到恒定电压水平，以产生一个次级脉冲，其与恒定电压的峰值振幅相等，该恒定电压由监测器设置。初级或者其他的次级上将出现相同的脉冲振幅，这是由于改进了变压器的匝数比，即，形成了隔离测量。
[0006]对比专利文献:CN203038275U隔离式数据采集卡201220624810.0 【专利附图】
【附图说明】:
图1所示的是本发明使用一个齐纳二极管的示意框图；
图2所示的是图1的电路工作时的波形图；
图3所示的是本发明使用一个电压控制的并联稳压器的示意框图。
[0007]【具体实施方式】:
图1显示了本发明的简单形式。一个齐纳二极管10位于指定的远程位置11。假设齐纳二极管的周围是热环，我们都知道齐纳二极管的反向击穿电压是一个温度函数。例如，一个典型的硅齐纳二极管大约工作在7伏特下，温度变化每摄氏度，将有3毫伏的变化。如果需要当作温度传感器，则任何给定的二极管可以精确的标定。
[0008]齐纳二极管10通过一对导线或者输电线路13，耦合到变压器12的次级绕组12b上，如果需要，可以是简单的双绞线。初级绕组12a通过隔离二极管15和电阻16耦合到信号源14上。信号源14可能是一个方波发生器或者一个脉冲发生器。它必须有一段时间超过充电电流时间常数，该时间常数将在下面描述，一个足以驱动齐纳二极管10进入反向击穿的幅度。
[0009]图2中波形18是电路节点18的巧民波形17是端子17的电压，标记SVOUT。
在下面的讨论中，将假设变压器12有一个统一的匝数比，即使可以使用其他的匝数比。这将很容易理解图2中波形的不同尺度。为了放大清晰，上层的波形18实际上比波形17大得多。
[0010]结点18正向驱动，二极管15将产生电流，受电阻16的限制，进入初级绕组12a。这将使得次级绕组12b上产生的电压将正向偏置齐纳二级管10。对于一个硅二极管，如图所示，次级绕组将限制其在0.6伏特。正向脉冲0.6伏特持续的时间将由电路的时间常数L/R决定。L或者电感是由变压器控制的，R或者电阻是由主要电阻16控制的。作为一个实际问题，信号源14的时间比图2所示的正向脉冲的宽度要长。
[0011]输入的正向偏置使得变压器的电感充电，这将建立起磁场。在反向输入偏置的时候，二极管15从电路的信号源14解耦，磁场消失，包括一个如图所示的反向信号。齐纳二极管10的反向击穿电压将限制信号幅度。当二极管10被驱动到反向击穿电压的时候，它将钳
制住绕阻12b上的电压。负脉冲的幅度将等于齐纳电压V2。由于变压器12由统一的匝数比，
端子17上将出现相同的脉冲。一个指示电路19，可能是一个简单的负峰值电压表，然后，在
位置11上将记录一个潜在的电压等于巧，这个潜在的电压可以由11处的温度校准。
[0012]从上面来看，可以得到一个远程位置的温度读数。由于使用变压器，远程位置将有一个巨大的潜在的差异，例如，一个高电压位置。同时，对于操作的情况下，只有一对连接线，这个位置是很难到达的。由于采用脉冲操作，齐纳二极管加热的最小化，使得测量本身不需要补偿。
[0013]图3显示了一个更通用的系统，其模拟电压输入可用于测量功能。电路内置虚线
模块22是一个恒定电压装置，恒定电压的振幅响应于端子VlN 23-24上潜在的直流电流。一
个高增益运算放大器25耦合到晶体管26的基极，同时并联耦合到线13上。电阻27和28的连接点，串联连接到线13上，同时耦合到反相输入端(_)，以提供一个负反馈。端子23耦合到同相输入端(+ )。当变压器12正向驱动晶体管26的发射极到集电极时，放大器25的反相输入端通过对电阻27和28的分压设置，以正向驱动端子24。晶体管26的工作，将驱动传导进入一个外延区，以确保电阻27和28潜在的结点电压等于端子23上潜在的电压。
因此，电路内置的模块22工作在VIN端子潜在的电压建立起来的恒定的潜在电压下。实际的限制值是=vLIMIT = VIN (1 +&人其中，R27是电阻27的值，R28是电阻28的值。[0014]在这种情况下，电阻27和28使得恒定电压是Vin的两倍。
[0015]二极管21的极化在工作周期内，转向另一个极化，在该周期内，恒定电压电路失效。该电路的工作像图1 一样，在端子17VoUT上产生一个负脉冲和图2应用的波形。随
着变压器12的统一的阻数比,上述方程中的Vjjmii等于Voirr (或者图2中的。
[0016]虚线绕组12c说明了一种测量的方法。如图所示，指示电路19可能代替初级绕组连接到绕组12c上。在这种情况下，指示电路与输入和恒定电压电路完全隔离。[0017]图3所示的电路将Vin以模拟电压的方式转换成V0UT，可以代表任何所需的数
量。实际的测量由耦合到vM上的转换器的种类决定。典型的模拟电压可以由温度、压力、电流、速度、电压、功率产生，或者众所周知的技术。
[0018]如果需要，图3所示的元件21和22可以由其他的恒定电压集成电路器件取代，以形成10毫伏/°c的温度系数。
[0019]显然，在该项发明技术中，元件可由替代品代替。例如，可以使用其他整流和恒定电压装置。本发明只受权利要求所限制。
【权利要求】
1.一种信号隔离的测量系统，其特征是:测量是指在第一位置的情况下感应到第二位置，第一和第二位置可能是电隔离的，测量方法还包括:一个恒定电压振幅的增加与电流流向第一个方向的响应条件相关，当增加到高导通状态时，电流的流向与第一个方向相反；变压器的次级绕组耦合到初级绕组的端子上；一个具有能量信号脉冲的电源耦合到初级绕组上；当具有能量信号脉冲的电源导致电流流向一个方向的时候，耦合到变压器的端子通过增加恒定电压，以确定峰值电压。
2.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:确定端子和具有能量信号脉冲的电源端子耦合到变压器相同的绕组上。
3.根据权利要求2所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:耦合到变压器的端子是一个负的峰值读数电压表，具有能量信号脉冲的电源为变压器提供正向脉冲。
4.根据权利要求2所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:耦合到变压器端子上的是正向峰值读数电压表，具有能量信号脉冲的电源为变压器提供负脉冲。
5.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:确定端子和具有能量信号脉冲的电源端子耦合在变压器独立的绕组上。
6.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:产生一个恒定电压的是一个两端子分流调节器，其包括:一个晶体管，其发射极-集电极电路与两端子交叉耦合，一个基电极；一个运算放大器，其输出I禹合到基极，一个反向输入端I禹合到端子上，该端子与一对串联电阻交叉耦合，一个同相输入端耦合到一个潜在的电源上，该电源在一定条件下存在；一个二极管与两端子交叉耦合，且在其发展方向上极化，以达到高导通状态。
7.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:产生一个恒定电压的方法包括一个齐纳二极管，条件是温度。
8.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:产生一个恒定电压的方法包括一个集成电路，显示了一个齐纳二极管的特性和一个温度可调电压系数。
9.根据权利要求1所述的一种信号隔离的测量系统，其特征是:产生一个恒定电压的方法包括一个集成电路，显示了在零温度系数和一个可调击穿电压时，齐纳二极管的特性。
【文档编号】H02M3/26GK103532387SQ201310494067
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】不公告发明人 申请人:苏州贝克微电子有限公司